全面解析光倍福BECKHOFF模塊：從工作原理到性能指標(biāo)，一文掌握所有關(guān)鍵知識(shí)

倍福BECKHOFF模塊作為光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，主要負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換功能。它工作在OSI模型的物理層，集成了光電子器件、功能電路以及光接口等多個(gè)部分。其核心作用在于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過光纖進(jìn)行傳輸，再由接收端將光信號(hào)轉(zhuǎn)回電信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，發(fā)送接口會(huì)輸入特定碼率的電信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部驅(qū)動(dòng)芯片的處理后，由驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器（LD）或發(fā)光二極管（LED）發(fā)出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號(hào)。這些光信號(hào)通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，到達(dá)接收端后，再由光探測(cè)二極管將其轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，并經(jīng)過前置放大器處理后輸出相應(yīng)碼率的電信號(hào)，從而完成整個(gè)光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的過程。

倍福BECKHOFF模塊的外觀因種類不同而有所差異，但它們都共享一些基本組成元素。以SFP封裝的光模塊為例，其外觀結(jié)構(gòu)通常包括以下幾個(gè)關(guān)鍵部分，如圖所示。

倍福BECKHOFF模塊外觀結(jié)構(gòu)詳解（以SFP封裝為例）

倍福BECKHOFF模塊的外觀結(jié)構(gòu)雖然因種類而異，但共同遵循著一定的設(shè)計(jì)規(guī)范。以SFP封裝的光模塊為例，其外觀結(jié)構(gòu)包含多個(gè)關(guān)鍵組件，每個(gè)組件都有其特定的功能。接下來(lái)，我們將詳細(xì)探討這些組件及其作用。

1．防塵帽

其首要任務(wù)是保護(hù)光纖接頭、光纖適配器以及光模塊的光接口，確保這些關(guān)鍵部位不受外部環(huán)境的污染和物理?yè)p傷。同時(shí)，它也負(fù)責(zé)守護(hù)其他設(shè)備的端口，延長(zhǎng)其使用壽命。

2．裙片

這一部件專門設(shè)計(jì)用于確保光模塊與設(shè)備光接口之間能夠?qū)崿F(xiàn)順暢的搭接，是SFP封裝光模塊所的結(jié)構(gòu)。

3．標(biāo)簽

標(biāo)簽用于清晰標(biāo)識(shí)光模塊的關(guān)鍵參數(shù)及廠家信息，便于用戶識(shí)別和選擇。

4．接頭

接頭是光模塊與單板之間連接的橋梁，它不僅負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)，還提供電力支持，確保光模塊的正常工作。

5．殼體

殼體是光模塊的重要組成部分，其主要功能是保護(hù)內(nèi)部的元器件免受外界環(huán)境的干擾。常見的殼體類型包括1*9外殼和SFP外殼，它們根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保光模塊的穩(wěn)定性和可靠性。

6．接收接口（Rx）

光纖接收接口，負(fù)責(zé)接收光信號(hào)。

7．發(fā)送接口（Tx）

光纖發(fā)送接口，用于發(fā)送光信號(hào)。

8．拉手扣

拉手扣是用于拔插光模塊的部件，其設(shè)計(jì)考慮了不同波段的需求，因此不同波段的拉手扣顏色各異，以便于用戶辨認(rèn)。

倍福BECKHOFF模塊的關(guān)鍵性能指標(biāo)

要衡量光模塊的性能，我們可以關(guān)注以下幾個(gè)核心指標(biāo)：

平均發(fā)射光功率：這是指在正常工作狀態(tài)下，光模塊發(fā)射端光源所輸出的光功率，它反映了光的強(qiáng)度。發(fā)射光功率與數(shù)據(jù)信號(hào)中“1"的比例密切相關(guān)，比例越高，光功率也相應(yīng)增大。當(dāng)發(fā)送機(jī)發(fā)送偽隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)，“1"和“0"的比例大約相等，此時(shí)所測(cè)得的光功率即為平均發(fā)射光功率，其單位可能為W、mW或dBm。其中，W或mW是線性單位，而dBm則是對(duì)數(shù)單位，通信中常用dBm來(lái)表示光功率。

消光比：消光比是在全調(diào)制條件下，激光器發(fā)射全“1"碼時(shí)的平均光功率與發(fā)射全“0"碼時(shí)的平均光功率之比的最小值，其單位為dB。在將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的過程中，光模塊的激光器會(huì)根據(jù)輸入的電信號(hào)碼率來(lái)轉(zhuǎn)換。全“1"碼時(shí)的平均光功率代表激光器的發(fā)光功率，而全“0"碼時(shí)的平均光功率則代表激光器的不發(fā)光功率。因此，消光比反映了0、1信號(hào)的區(qū)分能力，可以視為激光器運(yùn)行效率的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。典型的消光比最小值范圍在8.2dB到10dB之間。

光信號(hào)的中心波長(zhǎng)

在發(fā)射光譜中，我們關(guān)注的是連接50%最大幅度值線段的中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，這被稱為中心波長(zhǎng)。由于工藝、生產(chǎn)等因素的影響，不同種類的激光器或同一種類的兩個(gè)激光器之間可能存在中心波長(zhǎng)的差異。此外，同一激光器在不同條件下也可能會(huì)有不同的中心波長(zhǎng)。因此，制造商通常會(huì)提供一個(gè)范圍或特定值，如850nm，作為參考。

目前，常用的光模塊中心波長(zhǎng)主要有三種：850nm波段、1310nm波段以及1550nm波段。這些波段的選擇與光纖損耗密切相關(guān)。經(jīng)過研究實(shí)驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)光纖損耗隨著波長(zhǎng)的增加而減小，其中850nm波段的損耗相對(duì)較少，而1550nm波段的損耗。因此，850nm被視為短波長(zhǎng)窗口，而1310nm和1550nm則屬于長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口。

過載光功率

過載光功率，又被稱為飽和光功率，是指光模塊在特定誤碼率條件下，接收端所能接收的最大平均輸入光功率。當(dāng)輸入光功率超過此值時(shí)，光探測(cè)器可能會(huì)出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致接收靈敏度下降，進(jìn)而可能造成誤碼。因此，在使用過程中應(yīng)確保輸入光功率不超過過載光功率，以防止設(shè)備受損。

接收靈敏度

接收靈敏度反映了光模塊在特定誤碼率條件下，接收端所能接收的最小平均輸入光功率。與發(fā)射光功率相對(duì)應(yīng)，接收靈敏度指的就是光模塊能夠探測(cè)到的最小光強(qiáng)度。隨著速率的提高，接收靈敏度會(huì)逐漸變差，對(duì)接收端器件的要求也會(huì)相應(yīng)提高。因此，在選擇和使用光模塊時(shí)，需要充分考慮接收靈敏度的要求。

接收光功率

接收光功率是實(shí)際到達(dá)接收端的光功率。它受到多種因素的影響，包括發(fā)射光功率、光纖損耗以及接收端的特性等。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要密切關(guān)注接收光功率的變化情況，以確保光模塊能夠穩(wěn)定、高效地工作。

接收光功率的定義與影響

倍福BECKHOFF模塊的應(yīng)用中，接收光功率是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。它指的是在特定的誤碼率條件下，接收端組件所能接收的平均光功率范圍，單位為dBm。這個(gè)范圍的上限由過載光功率定義，下限則是接收靈敏度的最大值。

簡(jiǎn)而言之，如果接收光功率低于接收靈敏度，信號(hào)可能無(wú)法被正常接收，因?yàn)楣夤β蔬^弱。而當(dāng)接收光功率超過過載光功率時(shí)，也可能導(dǎo)致誤碼現(xiàn)象，進(jìn)而影響信號(hào)的正常接收。

此外，為了全面評(píng)估光模塊的性能，我們還需要考慮其他綜合指標(biāo)，如接口速率和傳輸距離。接口速率指的是光器件所能支持的最大無(wú)錯(cuò)傳輸電信號(hào)速率，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了多種速率標(biāo)準(zhǔn)。而傳輸距離則受到損耗和色散等多重因素的影響。特別需要注意的是，色散現(xiàn)象可能導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的光信號(hào)成分在傳輸過程中到達(dá)時(shí)間不一致，從而影響信號(hào)的分辨。但在實(shí)際中，由于光模塊的色散受限距離通常遠(yuǎn)大于損耗受限距離，因此色散問題通常可以忽略。損耗限制則可以通過一個(gè)公式進(jìn)行估算，其中光纖的衰減量是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它與實(shí)際選用的光纖類型密切相關(guān)。

光模塊的常見種類

光模塊的種類繁多，主要可分為兩大類：按速率分類和按封裝類型分類。

在速率方面，我們見到了諸如400GE光模塊、100GE光模塊、40GE光模塊等，以滿足不同傳輸需求。而封裝類型則根據(jù)傳輸速率和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度有所不同，例如華為交換機(jī)常用的QSFP-DD、QSFP28等。

特別值得一提的是，SFP/eSFP光模塊。SFP（Small Form-factor Pluggable）光模塊以其小巧的身形和LC光纖連接器功能受到青睞。而eSFP（Enhanced Small Form-factor Pluggable）光模塊，作為增強(qiáng)型SFP，更是集成了電壓、溫度、偏置電流等多項(xiàng)監(jiān)控功能，使得光模塊的性能更加全面。